滚珠丝杠滚道型面摩擦力矩润滑基础研究试验台设计(2)

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5.3 摩擦力矩测试传感器选取 34

5.4 滚道型面测试传感器选取 35

5.5 位移光栅传感器选取 37

5.6试验台测试系统总体框图 38

6 试验台设计总结 40

6.1 本文主要设计成果 40

6.2 本设计的不足与待改进 40

致谢 41

参考文献 41

1 绪论

1.1 选题意义与背景

滚珠丝杠副作为传动与定位的机械结构普遍运用在各种机械产品中。针对于不同的使用功能，滚珠丝杠本身的使用性能也存在不同。高速精密滚珠丝杠主要用在加工设备当中，其功能是提供加工设备力的快速传递与高精度的加工定位，比直线电机更具有优势（具体表现在滚珠丝杠具有高刚度、高精度与高响应速度）。[1]因此，在加工设备如高档数控机床中使用的滚珠丝杠所具备的使用性能要求最高。

目前国内规模较大的滚珠丝杠副专业生产厂家现在主要有南京工艺装备厂、陕西汉江机床厂和济宁博特丝杠厂等几家，年产能也都在几万套以上。产品的精度指标已接近国外先进水平，但产品的性能指标同国外著名公司如日本的THK和NSK、瑞典的SKF等相比，还存在较大的差距，表1.1给出了国内外滚珠丝杠产品的性能对比。从表中可以看出，国内产品的性能差距是明显的。[2]

表1.1 国内外滚珠丝杠性能对比

主要

生产性能

厂家精度(mm)

(300mm内螺距误差) 最大

dn值（万）最高

运动速度（m/min）最大

加速度（m2/s）噪音(db)（30m/min下测试）温升(℃)（30m/min下测试）

国外

国内 0.02

0.06 >15

>10 90-120

60-80 15-20

10-15 <60

<70 <5

<10

由于，我国制造业起步较晚，研究底子薄，所以在滚珠丝杠材料研究、热成型工艺、轨道与反相器设计[3,4,5]、基于滚珠丝杠的运动学动力学[6,7]摩擦学等理论研究都比较欠缺，这也造成了国内滚珠丝杠产品普遍低于国外产品的。造成产品品质差距有很多因素，包括材料、设计、工艺等，其中基础理论研究是我国国产厂家最为欠缺的，其中包括摩擦磨损、润滑机理等，这些基础理论研究欠缺反应在研究开展不深入、试验手段不完善、生产厂家重视度不够等方面。

为基础理论研究提供试验以及研究手段是开展研究前的基础工作。本课题将针对影响滚珠丝杠性能的滚道型面误差、摩擦力矩、润滑机理三个因素的基础研究展开，为研究提供相关设备，设计一套综合基础理论试验台，可以开展相关试验，进一步研究影响滚珠丝杠性能、精度问题的科学原因。

1.2 国内外研究现状

1.3 研究思路

对于滚珠丝杠性能的研究重点还是要集中在测量方法的优化与测量系统的设计上。只有选取了更为优化的测量方法（具体表现在，能够提供滚珠丝杠更加真实的工作环境作为测试环境）并建立更加科学的测量系统（表现在，系统具备国家要求的测试精度与可靠性），获得的测量数据才具有可分析性，才能更好的建立滚珠丝杠的磨损模型，为提高滚珠丝杠的使用性能提供更多的研究结论。